專利名稱：一種防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于低壓開關(guān)柜技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的防高溫節(jié)能環(huán)保型低 壓開關(guān)柜。
背景技術(shù)：
低壓開關(guān)柜對配電線路進行調(diào)節(jié)和控制，對柱上開關(guān)進行監(jiān)控，完成遙測、遙控、 遙信，故障檢測功能，執(zhí)行配電主站下發(fā)的命令，實現(xiàn)故障定位、故障隔離和非故障區(qū)域快 速恢復(fù)供電等功能，廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的低壓開關(guān)柜(圖1)采用隔間式的箱體，而這種一體化的箱體結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制 造工藝困難、成本高、布局固定，不利于內(nèi)部電氣元件的查看、更換。而且傳統(tǒng)的低壓開關(guān)柜 箱體通常采用金屬材料，室外開關(guān)柜白天受到太陽的直射，金屬材料受熱升溫快，對內(nèi)部電 氣元件的工作正常性造成了一定影響。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對傳統(tǒng)開關(guān)柜的不足，提供一種防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓 開關(guān)柜。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān) 柜，它主要由內(nèi)外兩廂式箱體部分和防高溫控制系統(tǒng)部分組成。所述內(nèi)外兩廂式箱體部分 主要由一個外廂和若干個內(nèi)廂組成，內(nèi)廂置于外廂的承托板上，并通過懸掛環(huán)和承重環(huán)的 配合相連接；所述防高溫控制系統(tǒng)部分由測溫模塊、控制模塊和制冷模塊依次相連組成。進一步地，所述測溫模塊主要由熱電偶TE、電壓放大器Z1、電阻R1、電阻&和電阻 R3組成。所述控制模塊控制模塊主要由A/D轉(zhuǎn)換器U1、單片機U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、電阻R4、電 阻&、可變電阻Rf、電容C1、電容C2,電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管D1、電壓放大器Z2、 開關(guān)K、六反相斯密特觸發(fā)器H組成。所述制冷模塊主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、 太陽能電池板S和若干個半導(dǎo)體制冷片T組成。本實用新型的有益效果是(1)內(nèi)外兩廂式的箱體結(jié)構(gòu)，具有雙重隔熱的效果。(2)內(nèi)外兩廂通過可拆式的連接方式進行連接，使得內(nèi)外廂制造工藝簡單、布局靈 活、容易分離拆卸，利于內(nèi)部電氣元件的查看和更換。(3)內(nèi)外兩廂采用不同的材料，外廂采用SMC非金屬復(fù)合材料，加強隔熱效果，減 少熱量的傳遞；內(nèi)廂采用冷軋鋼金屬材料，達到防電磁干擾效果，并有利于內(nèi)部半導(dǎo)體制冷 片的熱量傳出。(4)防高溫控制系統(tǒng)，對內(nèi)部進行溫度監(jiān)測、智能降溫，達到防高溫效果。(5)太陽能電池板的使用，既達到了隔熱效果，又為防高溫控制系統(tǒng)提供輔助能 量，起到節(jié)能環(huán)保作用。
圖1為傳統(tǒng)開關(guān)柜結(jié)構(gòu)圖；圖2為半導(dǎo)體制冷原理圖；圖3為半導(dǎo)體制冷片結(jié)構(gòu)圖；圖4為開關(guān)柜結(jié)構(gòu)框圖，其中，(a)是箱體結(jié)構(gòu)示意圖，(b)是防高溫控制系統(tǒng)；圖5為開關(guān)柜箱體和防高溫控制系統(tǒng)位置關(guān)系圖；圖6為內(nèi)外廂連接圖；圖7為防高溫控制系統(tǒng)電路圖；圖8為防高溫控制系統(tǒng)的工作流程；圖中，陶瓷片1、金屬片2、外廂3、內(nèi)廂4、半導(dǎo)體制冷片5、測溫熱電偶6、太陽能電 池板7、鉚釘8、承托板9、懸掛環(huán)10、承重環(huán)11。
具體實施方式
半導(dǎo)體制冷又稱熱電制冷或溫差電制冷，是五十年代末發(fā)展起來的一種制冷技 術(shù)。半導(dǎo)體制冷的基本元件是熱電偶，利用兩種不同半導(dǎo)體材料(P型和η型)組成熱電偶。 如圖2所示。當直流電源接通時，兩種材料中的電子和空穴在跨越P-N結(jié)的過程中吸熱和 放熱，因此上面吸熱，溫度降低，形成冷端，下面放熱，溫度升高，形成熱端。防高溫控制系統(tǒng) 就是利用半導(dǎo)體的熱電制冷效應(yīng)，達到防高溫效果。利用熱電制冷原理，將無數(shù)對ρ-η半導(dǎo) 體交錯連接起來，就可以組成一個半導(dǎo)體制冷片(如圖3所示)。其中半導(dǎo)體材料采用ρ型 及η型Bi2Te3Ib2Te3-Sb2Sii3的準三元合金材料，ρ-η半導(dǎo)體的連接片為金屬片2，金屬片2 外表面各加一層陶瓷片1，組成半導(dǎo)體制冷片。如圖4所示，本實用新型新型防高溫節(jié)能環(huán)保型開關(guān)柜由內(nèi)外兩廂式箱體部分和 防高溫控制系統(tǒng)部分組成。內(nèi)外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和置于外廂內(nèi)的若干個內(nèi) 廂組成。防高溫控制系統(tǒng)部分由測溫模塊、控制模塊、制冷模塊依次相連組成。外廂采用非 金屬復(fù)合材料，內(nèi)廂采用金屬材料。如圖5所示，所述箱體部分和防高溫控制系統(tǒng)的位置關(guān)系。防高溫控制系統(tǒng)中，測 溫模塊的測溫熱電偶6和制冷模塊的半導(dǎo)體制冷片5放置在內(nèi)廂4，制冷模塊的太陽能電池 板7覆蓋在外廂3上表面。如圖6所示，內(nèi)外兩廂式箱體部分，承重環(huán)11和承托板9通過鉚釘8固定在外廂3 上，內(nèi)廂4置于承托板9上，內(nèi)廂4的懸掛環(huán)10與承重環(huán)11相配合，從而構(gòu)成雙重結(jié)構(gòu)連接。圖7示出本實用新型新型防高溫節(jié)能環(huán)保型開關(guān)柜的防高溫控制系統(tǒng)，防高溫控 制系統(tǒng)由測溫模塊(圖7a)、控制模塊(圖7b)、制冷模塊(圖7c)組成。測溫模塊、制冷模 塊分別連接到控制模塊。圖7 (a)中，測溫模塊主要由熱電偶TE、電壓放大器\、電阻R1、電阻R2、電阻R3組 成，其中熱電偶的TE —端連接到電阻隊的一端，電阻隊的另一端分別連接到電壓放大器Z 的反相輸入端和電阻&的一端，電阻&的另一端連接到電壓放大器&的輸出端，電阻R3的 一端連接到電壓放大器\的同相輸入端，電壓放大器\的輸出端連接到圖7 (b)的A/D轉(zhuǎn) 換器U1,熱電偶TE的另一端、電壓放大器的負電源端和電阻R3的另一端接地。[0028]圖7 (b)中，控制模塊主要由A/D轉(zhuǎn)換器U1、單片機U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、電阻R4、電阻 &、可變電阻Rf、電容C1、電容C2,電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管D1、電壓放大器Z2、開 關(guān)K、六反相斯密特觸發(fā)器H組成，其中，A/D轉(zhuǎn)換器仏可以采用深圳市訊騰科技有限公司 ADC0801型號的產(chǎn)品、單片機隊可以采用北京顯周科技有限公司AT80C51型號的產(chǎn)品、D/A 轉(zhuǎn)換器U3可以采用深圳市聯(lián)微興科技有限公司DAC0832型號的產(chǎn)品，六反相斯密特觸發(fā)器 H可以采用浙江省溫嶺市紅旗山電子工藝品廠的⑶40106型號的產(chǎn)品，但均不限于此。A/D轉(zhuǎn)換器U1和D/A轉(zhuǎn)換器U3分別通過并行口總線和單片機U2連接。測溫模塊 中的電壓放大器\的輸出端和A/D轉(zhuǎn)換器U1中的UIN(+)端(10腳)相連，A/D轉(zhuǎn)換器U1的 D。 叫端(13 20腳)通過8位并行口總線和單片機U2WPatl ~7端(1 8腳)相 連，A/D轉(zhuǎn)換器U1中的云萬端03腳)連接到單片機U2的RD端(14腳)、D/A轉(zhuǎn)換器U3的
端O腳)，A/D轉(zhuǎn)換器U1中的而端02腳)連接到單片機U2的WR端(14腳)，A/D轉(zhuǎn) 換器U1的巧端04腳)連接到單片機U2的P2.4端05腳)，A/D轉(zhuǎn)換器U1的J^端(21 腳)連接到單片機U2的P2.3端(24腳)，電容C1的一端連接到A/D轉(zhuǎn)換器U1的CLK端(9 腳)和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接到A/D轉(zhuǎn)換器U1的CLKR端(8腳)，A/D轉(zhuǎn)換 器U1的Uinh端(11腳)、AGND端(12腳)、DGND端(13腳)和電容C1的另一端連接到地 端。單片機隊中的RST端(9腳)連接到六反相斯密特觸發(fā)器H的輸出端，六反相斯密特觸 發(fā)器H的輸入端分別連接到二極管D1的正極端、電解電容C4的正極端、開關(guān)K的一端和電 阻&的一端，二極管D1的負極端、電阻&的另一端連接到電源，開關(guān)K的另一端和電解電 容C4的負極端接地，單片機U2 WXTALl端(19腳)分別連接到晶振E1的一端和電容C2的 一端，單片機U2的XTAL2端(18腳)連接到晶振E1的另一端、電容C3的一端，單片機U2的 GND端(20腳)、電容C2的另一端和電容C3的另一端接地，單片機U2的P0.7 Pao端(32 39腳)連接到D/A轉(zhuǎn)換器U1的D7 D0,單片機U2的P2.2端(23腳)連接到圖7 (c)的三極 管基極，D/A轉(zhuǎn)換器U3的Vcc端(20腳)和Veef端(8腳)分別連接到12V和5V的電源，D/ A轉(zhuǎn)換器仏的^端(11腳)連接到電壓放大器&的負極輸入端，電壓放大器&的輸出端 Vott連接到可變電阻&的一端和圖7(c)的繼電器J的常開端，可變電阻&的另一端連接到 D/A轉(zhuǎn)換器U3的Rfb端(9腳)，電壓放大器\的正電源端連接到12V的電源，D/A轉(zhuǎn)換器U3 的5端(1 腳)、AGND 端(3 腳)、DGND 端(10 腳)、I02 端(12 腳)、J^端(17 腳)、^；端 (18腳)和電壓放大器&的正極端、電源負電源端分別連接到地端。圖7(c)中，制冷模塊主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、太陽能電池板S和若 干個半導(dǎo)體制冷片Τ( \、Τ2……)組成，其中，三極管VT的集電極連接到電源，三極管VT的 發(fā)射極連接到繼電器J的線圈一端，繼電器J的常閉端連接到二極管D2的負極端，繼電器 J的公共端連接到半導(dǎo)體制冷片T的一端，二極管D2的正極端連接到太陽能電池板S的正 極端，繼電器J的線圈另一端、太陽能電池板S的負極端和半導(dǎo)體制冷片T的另一端分別接 地。本實用新型的防高溫控制系統(tǒng)的工作流程如圖8所示，可分為以下步驟1.對系統(tǒng)的硬件參數(shù)進行初始化。2.測溫模塊測量溫度，輸出信號。3.控制模塊比較信號值和初始化設(shè)定的閥值，判斷信號值是否大于閥值，選擇制 冷模塊的工作模式。若是，步驟4;若否，步驟5。[0035]4.進入智能制冷模式，開啟制冷模塊停止太陽能電池板供能，根據(jù)信號值的大 小，調(diào)節(jié)提供給制冷模塊的電壓能大小，控制制冷強度。5.進入節(jié)能制冷模式，關(guān)閉制冷模塊直接利用太陽能電池板提供制冷能量。
權(quán)利要求1.一種防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜，其特征在于，它主要由內(nèi)外兩廂式箱體部分和 防高溫控制系統(tǒng)部分組成；所述內(nèi)外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和若干個內(nèi)廂組成， 內(nèi)廂置于外廂的承托板上，并通過懸掛環(huán)和承重環(huán)的配合相連接；所述防高溫控制系統(tǒng)部 分由測溫模塊、控制模塊和制冷模塊依次相連組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜，其特征在于，所述測溫模塊 主要由熱電偶TE、電壓放大器Zp電阻R1、電阻&和電阻R3組成；其中，所述熱電偶TE —端 連接到電阻R1 —端，電阻R1的另一端分別連接到電壓放大器Z的反相輸入端和電阻&的 一端，電阻&的另一端連接到電壓放大器\的輸出端，電阻R3的一端連接到電壓放大器Z1 的同相輸入端，熱電偶TE的另一端、電壓放大器\的負電源端和電阻R3的另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜，其特征在于，所述控制模塊 控制模塊主要由A/D轉(zhuǎn)換器U1、單片機U2、D/A轉(zhuǎn)換器U3、電阻R4、電阻&、可變電阻Rf、電容 C1^電容C2、電容C3、電解電容C4、晶振E1、二極管Dp電壓放大器Z2、開關(guān)K、六反相斯密特觸 發(fā)器H組成；其中，所述A/D轉(zhuǎn)換器U1和D/A轉(zhuǎn)換器U3分別通過并行口總線和單片機U2連 接；電容C1的一端連接到A/D轉(zhuǎn)換器U1和電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接到A/D轉(zhuǎn)換 器U1,電容C1的另一端接地；六反相斯密特觸發(fā)器H的輸出端接單片機U2，六反相斯密特觸 發(fā)器H的輸入端分別連接到二極管D1的正極、電解電容C4的正極、開關(guān)K的一端和電阻& 的一端，二極管D1的負極、電阻&的另一端連接電源，開關(guān)K的另一端和電解電容C4的負 極端接地，晶振E1的兩端分別接電容C1和電容C2的一端，電容C1和電容C2的另一端接地， 電壓放大器\的輸出端接可變電阻&的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜，其特征在于，所述制冷模塊 主要由三極管VT、繼電器J、二極管D2、太陽能電池板S和若干個半導(dǎo)體制冷片T組成；其 中，所述三極管VT的集電極連接到電源，三極管VT的發(fā)射極連接到繼電器J的線圈一端， 繼電器J的常閉端連接到二極管込的負極端，繼電器J的公共端連接到半導(dǎo)體制冷片T的 一端，二極管D2的正極端連接到太陽能電池板S的正極端，繼電器J的線圈另一端、太陽能 電池板S的負極端和半導(dǎo)體制冷片T的另一端分別接地。
專利摘要本實用新型公開了一種防高溫節(jié)能環(huán)保型低壓開關(guān)柜，它由內(nèi)外兩廂式的箱體部分和防高溫控制系統(tǒng)部分組成；所述內(nèi)外兩廂式箱體部分主要由一個外廂和若干個內(nèi)廂組成，外廂和內(nèi)廂通過懸掛環(huán)和承托板的雙重結(jié)構(gòu)連接；所述防高溫控制系統(tǒng)部分由測溫模塊、控制模塊、制冷模塊依次相連組成；內(nèi)外兩廂式的箱體結(jié)構(gòu)，具有雙重隔熱的效果，內(nèi)外兩廂通過可拆式的連接方式進行連接，使得內(nèi)外廂制造工藝簡單、布局靈活、容易分離拆卸，利于內(nèi)部電氣元件的查看和更換，防高溫控制系統(tǒng)對內(nèi)部進行溫度監(jiān)測、智能降溫，達到防高溫效果；太陽能電池板的使用，既達到了隔熱效果，又為防高溫控制系統(tǒng)提供輔助能量，起到節(jié)能環(huán)保作用。
文檔編號F25B21/00GK201860051SQ20102059061
公開日2011年6月8日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者王貝, 王進, 衣建剛, 陸國棟 申請人:浙江大學